本发明属于机械加工技术领域，特别是涉及一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具。
背景技术：
目前，利用铣床对零件进行超声铣削、超声冲击及超声滚压工序时，特别是在工序转换过程中，手动更换刀具是无法避免的，每次换刀都特别费时费力，而且需要多次重复刀具的拆卸和安装过程，从而占用了大量的工作时间，进而降低了零件的加工效率。
技术实现要素：
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，工序转换时能够快速实现刀具的切换，使换刀过程变得省时省力，大幅度缩短了换刀占用的工作时间，从而有效提高了零件的加工效率。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，包括铣床主轴定位机构、夹具转接壳体、换刀驱动轮盘、刀具安装盘、离合器、离合转换执行机构、莫氏锥柄、超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具；所述铣床主轴定位机构固定安装在铣床主轴上；所述夹具转接壳体上端与铣床主轴定位机构相连；所述换刀驱动轮盘安装在夹具转接壳体下端；所述刀具安装盘设置在换刀驱动轮盘上；所述超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具在刀具安装盘均布设置，超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具均朝向刀具安装盘的圆心具有30°倾角，超声铣削刀具相对于刀具安装盘具有回转自由度，超声冲击刀具及超声滚压刀具与刀具安装盘固定连接；所述莫氏锥柄与铣床主轴固定连接；所述离合转换执行机构连接在莫氏锥柄上；所述离合器设置在离合转换执行机构与超声铣削刀具之间，离合器的上半部分设置在离合转换执行机构上，离合器的下半部分设置在超声铣削刀具上；所述换刀驱动轮盘用于驱动离合转换执行机构动作。
所述铣床主轴定位机构包括主轴定位套、主轴径向定位压板及主轴轴向定位螺栓；所述主轴定位套采用两级阶梯圆柱形结构，主轴定位套的大径端同轴套装在铣床主轴上，主轴定位套的中间阶梯面与铣床主轴轴向端面顶靠接触，主轴定位套的中间阶梯面与铣床主轴轴向端面之间通过若干主轴轴向定位螺栓固定连接在一起；所述主轴径向定位压板采用圆弧形结构，主轴径向定位压板位于主轴定位套的大径端与铣床主轴侧向表面之间的间隙内，主轴径向定位压板数量为三个且沿圆周方向均布设置；在所述主轴径向定位压板背面设有压板周向限位凸块，在周向限位凸块正对的主轴定位套的大径端内表面设有压板周向限位凹槽，所述压板周向限位凸块位于压板周向限位凹槽内；在所述压板周向限位凸块与主轴定位套之间连接有主轴径向定位压紧螺栓。
所述夹具转接壳体采用两级阶梯圆柱形结构，所述夹具转接壳体的小径端轴线与大径端轴线之间具有30°夹角；所述夹具转接壳体的小径端与主轴定位套的小径端同轴对接在一起，在夹具转接壳体的小径端与主轴定位套的小径端外侧设置有转接固定套，转接固定套采用两瓣式拼接结构；所述夹具转接壳体的小径端与转接固定套之间、主轴定位套的小径端与转接固定套之间均连接有若干转接固定螺栓；在所述夹具转接壳体的小径端及主轴定位套的小径端外表面均设有定位凸块，在定位凸块正对的转接固定套内表面设有定位凹槽，定位凸块与定位凹槽卡装配合。
所述换刀驱动轮盘采用无顶圆柱形结构，换刀驱动轮盘同轴套装在夹具转接壳体的大径端外侧，在换刀驱动轮盘的侧表面均布有三处弧形手柄，弧形手柄的背面固定设置有插装定位导向块，在换刀驱动轮盘的侧表面开设有弧形手柄插装定位孔，插装定位导向块与弧形手柄插装定位孔插接配合，插装定位导向块延伸出换刀驱动轮盘内表面，在与插装定位导向块正对的夹具转接壳体的大径端外表面开设有轮盘导向凹槽，插装定位导向块位于轮盘导向凹槽内，插装定位导向块可沿轮盘导向凹槽移动；在所述弧形手柄侧部的换刀驱动轮盘上设置有弹簧销柱，与弹簧销柱正对的夹具转接壳体的大径端上开设有换刀定位锁孔，弹簧销柱与换刀定位锁孔插接配合，换刀定位锁孔在夹具转接壳体大径端上均布设置有三处；在所述换刀驱动轮盘的底板上沿周向均布开设有三处刀具穿装腰形孔，所述超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具与三处刀具穿装腰形孔配合使用；在所述换刀驱动轮盘底部的圆心处固定设置有换刀驱动轴，在换刀驱动轴的顶部固定设置有换刀驱动锥齿轮。
所述刀具安装盘采用圆形平板结构，刀具安装盘同轴放置在换刀驱动轮盘的底板上表面，在刀具安装盘上沿周向均布开设有三处轮盘回转导向腰形孔，在与轮盘回转导向腰形孔正对的刀具安装盘底板上固定设置有轮盘回转导向限位柱，轮盘回转导向限位柱位于轮盘回转导向腰形孔内，轮盘回转导向限位柱可沿轮盘回转导向腰形孔移动；在所述刀具安装盘的圆心处开设有换刀驱动轴让位穿装孔。
所述离合转换执行机构包括花键轴、花键套、拨叉圆柱杆、轴承、离合转换驱动套及离合转换限位套；所述花键轴顶端与莫氏锥柄同轴固定连接；所述花键套同轴套装在花键轴外侧，花键套相对于花键轴具有轴向移动自由度；所述离合器的上半部分与花键套底端同轴固定连接；所述拨叉圆柱杆固定连接在花键套上；所述轴承的内圈固定套装在花键轴上端，所述离合转换驱动套固定套装在轴承的外圈上，离合转换驱动套具有回转自由度；在所述离合转换驱动套上开设有v形驱动凹槽，离合转换驱动套低端外表面固定设置有换刀从动齿轮，所述换刀驱动锥齿轮与换刀从动齿轮相啮合；所述离合转换限位套套装在离合转换驱动套外侧，离合转换驱动套相对于离合转换限位套具有回转自由度；所述离合转换限位套与夹具转接壳体的小径端之间通过锁止限位块进行固定连接；在与所述拨叉圆柱杆正对的离合转换限位套上开设有圆柱杆导向限位孔，所述拨叉圆柱杆穿过v形驱动凹槽并延伸至圆柱杆导向限位孔内。
本发明的有益效果：
本发明的超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，工序转换时能够快速实现刀具的切换，使换刀过程变得省时省力，大幅度缩短了换刀占用的工作时间，从而有效提高了零件的加工效率。
附图说明
图1为本发明的超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具(超声铣削工序状态)与铣床主轴装配后的结构示意图；
图2为本发明的超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具(超声冲击工序状态)与铣床主轴装配后的结构示意图；
图3为本发明的超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具(超声滚压工序状态)与铣床主轴装配后的结构示意图；
图4为本发明的超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具(超声铣削工序状态)的结构示意图；
图5为本发明的换刀驱动轮盘的结构示意图；
图6为本发明的刀具安装盘的结构示意图；
图7为本发明的莫氏锥柄、离合转换执行机构、离合器及超声铣削刀具的装配示意图(离合转换执行机构处于第一剖视视角)；
图8为本发明的莫氏锥柄、离合转换执行机构、离合器及超声铣削刀具的装配示意图(离合转换执行机构处于第二剖视视角)；
图中，1—铣床主轴定位机构，2—夹具转接壳体，3—换刀驱动轮盘，4—刀具安装盘，5—离合器，6—离合转换执行机构，7—莫氏锥柄，8—超声铣削刀具，9—超声冲击刀具，10—超声滚压刀具，11—铣床主轴，12—主轴定位套，13—主轴径向定位压板，14—主轴轴向定位螺栓，15—压板周向限位凸块，16—压板周向限位凹槽，17—主轴径向定位压紧螺栓，18—转接固定套，19—转接固定螺栓，20—弧形手柄，21—插装定位导向块，22—轮盘导向凹槽，23—弹簧销柱，24—刀具穿装腰形孔，25—换刀驱动轴，26—驱动锥齿轮，27—轮盘回转导向腰形孔，28—轮盘回转导向限位柱，29—换刀驱动轴让位穿装孔，30—花键轴，31—花键套，32—拨叉圆柱杆，33—轴承，34—离合转换驱动套，35—离合转换限位套，36—v形驱动凹槽，37—换刀从动齿轮，38—锁止限位块，39—圆柱杆导向限位孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1～8所示，一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，包括铣床主轴定位机构1、夹具转接壳体2、换刀驱动轮盘3、刀具安装盘4、离合器5、离合转换执行机构6、莫氏锥柄7、超声铣削刀具8、超声冲击刀具9及超声滚压刀具10；所述铣床主轴定位机构1固定安装在铣床主轴11上；所述夹具转接壳体2上端与铣床主轴定位机构1相连；所述换刀驱动轮盘3安装在夹具转接壳体2下端；所述刀具安装盘4设置在换刀驱动轮盘3上；所述超声铣削刀具8、超声冲击刀具9及超声滚压刀具10在刀具安装盘4均布设置，超声铣削刀具8、超声冲击刀具9及超声滚压刀具10均朝向刀具安装盘4的圆心具有30°倾角，超声铣削刀具8相对于刀具安装盘4具有回转自由度，超声冲击刀具9及超声滚压刀具10与刀具安装盘4固定连接；所述莫氏锥柄7与铣床主轴11固定连接；所述离合转换执行机构6连接在莫氏锥柄7上；所述离合器5设置在离合转换执行机构6与超声铣削刀具8之间，离合器5的上半部分设置在离合转换执行机构6上，离合器5的下半部分设置在超声铣削刀具8上；所述换刀驱动轮盘3用于驱动离合转换执行机构6动作。
所述铣床主轴定位机构1包括主轴定位套12、主轴径向定位压板13及主轴轴向定位螺栓14；所述主轴定位套12采用两级阶梯圆柱形结构，主轴定位套12的大径端同轴套装在铣床主轴11上，主轴定位套12的中间阶梯面与铣床主轴11轴向端面顶靠接触，主轴定位套12的中间阶梯面与铣床主轴11轴向端面之间通过若干主轴轴向定位螺栓14固定连接在一起；所述主轴径向定位压板13采用圆弧形结构，主轴径向定位压板13位于主轴定位套12的大径端与铣床主轴11侧向表面之间的间隙内，主轴径向定位压板13数量为三个且沿圆周方向均布设置；在所述主轴径向定位压板13背面设有压板周向限位凸块15，在周向限位凸块15正对的主轴定位套12的大径端内表面设有压板周向限位凹槽16，所述压板周向限位凸块15位于压板周向限位凹槽16内；在所述压板周向限位凸块15与主轴定位套12之间连接有主轴径向定位压紧螺栓17。
所述夹具转接壳体2采用两级阶梯圆柱形结构，所述夹具转接壳体2的小径端轴线与大径端轴线之间具有30°夹角；所述夹具转接壳体2的小径端与主轴定位套12的小径端同轴对接在一起，在夹具转接壳体2的小径端与主轴定位套12的小径端外侧设置有转接固定套18，转接固定套18采用两瓣式拼接结构；所述夹具转接壳体2的小径端与转接固定套18之间、主轴定位套12的小径端与转接固定套18之间均连接有若干转接固定螺栓19；在所述夹具转接壳体2的小径端及主轴定位套12的小径端外表面均设有定位凸块，在定位凸块正对的转接固定套18内表面设有定位凹槽，定位凸块与定位凹槽卡装配合。
所述换刀驱动轮盘3采用无顶圆柱形结构，换刀驱动轮盘3同轴套装在夹具转接壳体2的大径端外侧，在换刀驱动轮盘3的侧表面均布有三处弧形手柄20，弧形手柄20的背面固定设置有插装定位导向块21，在换刀驱动轮盘3的侧表面开设有弧形手柄插装定位孔，插装定位导向块21与弧形手柄插装定位孔插接配合，插装定位导向块21延伸出换刀驱动轮盘3内表面，在与插装定位导向块21正对的夹具转接壳体2的大径端外表面开设有轮盘导向凹槽22，插装定位导向块21位于轮盘导向凹槽22内，插装定位导向块21可沿轮盘导向凹槽22移动；在所述弧形手柄20侧部的换刀驱动轮盘3上设置有弹簧销柱23，与弹簧销柱23正对的夹具转接壳体2的大径端上开设有换刀定位锁孔，弹簧销柱23与换刀定位锁孔插接配合，换刀定位锁孔在夹具转接壳体2大径端上均布设置有三处；在所述换刀驱动轮盘3的底板上沿周向均布开设有三处刀具穿装腰形孔24，所述超声铣削刀具8、超声冲击刀具9及超声滚压刀具10与三处刀具穿装腰形孔24配合使用；在所述换刀驱动轮盘3底部的圆心处固定设置有换刀驱动轴25，在换刀驱动轴25的顶部固定设置有换刀驱动锥齿轮26。
所述刀具安装盘4采用圆形平板结构，刀具安装盘4同轴放置在换刀驱动轮盘3的底板上表面，在刀具安装盘4上沿周向均布开设有三处轮盘回转导向腰形孔27，在与轮盘回转导向腰形孔27正对的刀具安装盘4底板上固定设置有轮盘回转导向限位柱28，轮盘回转导向限位柱28位于轮盘回转导向腰形孔27内，轮盘回转导向限位柱28可沿轮盘回转导向腰形孔27移动；在所述刀具安装盘4的圆心处开设有换刀驱动轴让位穿装孔29。
所述离合转换执行机构6包括花键轴30、花键套31、拨叉圆柱杆32、轴承33、离合转换驱动套34及离合转换限位套35；所述花键轴30顶端与莫氏锥柄7同轴固定连接；所述花键套31同轴套装在花键轴30外侧，花键套31相对于花键轴30具有轴向移动自由度；所述离合器5的上半部分与花键套31底端同轴固定连接；所述拨叉圆柱杆32固定连接在花键套31上；所述轴承33的内圈固定套装在花键轴30上端，所述离合转换驱动套34固定套装在轴承33的外圈上，离合转换驱动套34具有回转自由度；在所述离合转换驱动套34上开设有v形驱动凹槽36，离合转换驱动套34低端外表面固定设置有换刀从动齿轮37，所述换刀驱动锥齿轮26与换刀从动齿轮37相啮合；所述离合转换限位套35套装在离合转换驱动套34外侧，离合转换驱动套34相对于离合转换限位套35具有回转自由度；所述离合转换限位套35与夹具转接壳体2的小径端之间通过锁止限位块38进行固定连接；在与所述拨叉圆柱杆32正对的离合转换限位套35上开设有圆柱杆导向限位孔39，所述拨叉圆柱杆32穿过v形驱动凹槽36并延伸至圆柱杆导向限位孔39内。
下面结合附图说明本发明的一次使用过程：
当超声铣削工序执行结束后，需要换刀并执行超声冲击工序时，首先向外拉拔弹簧销柱23，使弹簧销柱23的内端从夹具转接壳体2大径端上的换刀定位锁孔中退出，从而解除换刀驱动轮盘3的锁定。
顺时针转动换刀驱动轮盘3，带动换刀驱动轴25和换刀驱动锥齿轮26同步转动，通过齿轮啮合传动作用，将带动换刀从动齿轮37逆时针转动，进而同步带动离合转换驱动套34转动。
在离合转换驱动套34转动过程中，将迫使拨叉圆柱杆32与v形驱动凹槽36产生相对运动，直到拨叉圆柱杆32从v形驱动凹槽36的最低点相对滑移到最高点，此时离合转换驱动套34的旋转运动将转换为拨叉圆柱杆32的轴向直线运动，拨叉圆柱杆32也会由圆柱杆导向限位孔39的底端上升到顶端。
随着拨叉圆柱杆32的上移，将同步带动花键套31沿着花键轴30向上移动，此时离合器5的上半部分会跟随花键套31同步上移，直到离合器5的上半部分与下半部分完全分离。
继续顺时针转动换刀驱动轮盘3，轮盘回转导向限位柱28已经从轮盘回转导向腰形孔27的一端滑移到另一端，换刀驱动轮盘3继续转动时，轮盘回转导向限位柱28已经没有了活动空间，此时在轮盘回转导向限位柱28的推力传动作用下，会带动刀具安装盘4与换刀驱动轮盘3不同转动，直到弹簧销柱23自动滑入另一处换刀定位锁孔内，换刀驱动轮盘3被重新锁定，此时超声冲击刀具9恰好移动到铣床主轴11正下方，之后就可以利用超声冲击刀具9开展后续的超声冲击工序了。
同理，超声铣削工序执行结束后，需要换刀并执行超声滚压工序时，执行过程与超声冲击工序的换刀过程相同，唯一区别为：完成向外拉拔弹簧销柱23的动作后，需要逆时针转动换刀驱动轮盘3，直到换刀驱动轮盘3重新被弹簧销柱23锁定，此时超声滚压刀具10恰好移动到铣床主轴11正下方，之后就可以利用超声滚压刀具10开展后续的超声滚压工序了。
实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。
1.一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：包括超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，包括铣床主轴定位机构、夹具转接壳体、换刀驱动轮盘、刀具安装盘、离合器、离合转换执行机构、莫氏锥柄、超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具；所述铣床主轴定位机构固定安装在铣床主轴上；所述夹具转接壳体上端与铣床主轴定位机构相连；所述换刀驱动轮盘安装在夹具转接壳体下端；所述刀具安装盘设置在换刀驱动轮盘上；所述超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具在刀具安装盘均布设置，超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具均朝向刀具安装盘的圆心具有30°倾角，超声铣削刀具相对于刀具安装盘具有回转自由度，超声冲击刀具及超声滚压刀具与刀具安装盘固定连接；所述莫氏锥柄与铣床主轴固定连接；所述离合转换执行机构连接在莫氏锥柄上；所述离合器设置在离合转换执行机构与超声铣削刀具之间，离合器的上半部分设置在离合转换执行机构上，离合器的下半部分设置在超声铣削刀具上；所述换刀驱动轮盘用于驱动离合转换执行机构动作。
2.根据权利要求1所述的一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：所述铣床主轴定位机构包括主轴定位套、主轴径向定位压板及主轴轴向定位螺栓；所述主轴定位套采用两级阶梯圆柱形结构，主轴定位套的大径端同轴套装在铣床主轴上，主轴定位套的中间阶梯面与铣床主轴轴向端面顶靠接触，主轴定位套的中间阶梯面与铣床主轴轴向端面之间通过若干主轴轴向定位螺栓固定连接在一起；所述主轴径向定位压板采用圆弧形结构，主轴径向定位压板位于主轴定位套的大径端与铣床主轴侧向表面之间的间隙内，主轴径向定位压板数量为三个且沿圆周方向均布设置；在所述主轴径向定位压板背面设有压板周向限位凸块，在周向限位凸块正对的主轴定位套的大径端内表面设有压板周向限位凹槽，所述压板周向限位凸块位于压板周向限位凹槽内；在所述压板周向限位凸块与主轴定位套之间连接有主轴径向定位压紧螺栓。
3.根据权利要求2所述的一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：所述夹具转接壳体采用两级阶梯圆柱形结构，所述夹具转接壳体的小径端轴线与大径端轴线之间具有30°夹角；所述夹具转接壳体的小径端与主轴定位套的小径端同轴对接在一起，在夹具转接壳体的小径端与主轴定位套的小径端外侧设置有转接固定套，转接固定套采用两瓣式拼接结构；所述夹具转接壳体的小径端与转接固定套之间、主轴定位套的小径端与转接固定套之间均连接有若干转接固定螺栓；在所述夹具转接壳体的小径端及主轴定位套的小径端外表面均设有定位凸块，在定位凸块正对的转接固定套内表面设有定位凹槽，定位凸块与定位凹槽卡装配合。
4.根据权利要求3所述的一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：所述换刀驱动轮盘采用无顶圆柱形结构，换刀驱动轮盘同轴套装在夹具转接壳体的大径端外侧，在换刀驱动轮盘的侧表面均布有三处弧形手柄，弧形手柄的背面固定设置有插装定位导向块，在换刀驱动轮盘的侧表面开设有弧形手柄插装定位孔，插装定位导向块与弧形手柄插装定位孔插接配合，插装定位导向块延伸出换刀驱动轮盘内表面，在与插装定位导向块正对的夹具转接壳体的大径端外表面开设有轮盘导向凹槽，插装定位导向块位于轮盘导向凹槽内，插装定位导向块可沿轮盘导向凹槽移动；在所述弧形手柄侧部的换刀驱动轮盘上设置有弹簧销柱，与弹簧销柱正对的夹具转接壳体的大径端上开设有换刀定位锁孔，弹簧销柱与换刀定位锁孔插接配合，换刀定位锁孔在夹具转接壳体大径端上均布设置有三处；在所述换刀驱动轮盘的底板上沿周向均布开设有三处刀具穿装腰形孔，所述超声铣削刀具、超声冲击刀具及超声滚压刀具与三处刀具穿装腰形孔配合使用；在所述换刀驱动轮盘底部的圆心处固定设置有换刀驱动轴，在换刀驱动轴的顶部固定设置有换刀驱动锥齿轮。
5.根据权利要求4所述的一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：所述刀具安装盘采用圆形平板结构，刀具安装盘同轴放置在换刀驱动轮盘的底板上表面，在刀具安装盘上沿周向均布开设有三处轮盘回转导向腰形孔，在与轮盘回转导向腰形孔正对的刀具安装盘底板上固定设置有轮盘回转导向限位柱，轮盘回转导向限位柱位于轮盘回转导向腰形孔内，轮盘回转导向限位柱可沿轮盘回转导向腰形孔移动；在所述刀具安装盘的圆心处开设有换刀驱动轴让位穿装孔。
6.根据权利要求5所述的一种超声铣削、冲击、滚压三刀具可变换式夹具，其特征在于：所述离合转换执行机构包括花键轴、花键套、拨叉圆柱杆、轴承、离合转换驱动套及离合转换限位套；所述花键轴顶端与莫氏锥柄同轴固定连接；所述花键套同轴套装在花键轴外侧，花键套相对于花键轴具有轴向移动自由度；所述离合器的上半部分与花键套底端同轴固定连接；所述拨叉圆柱杆固定连接在花键套上；所述轴承的内圈固定套装在花键轴上端，所述离合转换驱动套固定套装在轴承的外圈上，离合转换驱动套具有回转自由度；在所述离合转换驱动套上开设有v形驱动凹槽，离合转换驱动套低端外表面固定设置有换刀从动齿轮，所述换刀驱动锥齿轮与换刀从动齿轮相啮合；所述离合转换限位套套装在离合转换驱动套外侧，离合转换驱动套相对于离合转换限位套具有回转自由度；所述离合转换限位套与夹具转接壳体的小径端之间通过锁止限位块进行固定连接；在与所述拨叉圆柱杆正对的离合转换限位套上开设有圆柱杆导向限位孔，所述拨叉圆柱杆穿过v形驱动凹槽并延伸至圆柱杆导向限位孔内。
技术总结